隨著電動(dòng)交通、低空經(jīng)濟(jì)、消費(fèi)電子、人形機(jī)器人等新興領(lǐng)域迅速發(fā)展，人們對(duì)高能量、長(zhǎng)續(xù)航可充放電池的需求日益迫切。13日，國(guó)際期刊《自然》在線刊發(fā)天津大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)最新研究成果，該研究突破現(xiàn)有傳統(tǒng)鋰離子電池在能量密度和應(yīng)用性能上的瓶頸，首創(chuàng)鋰金屬電池電解液“離域化”設(shè)計(jì)理念，在國(guó)際上首次研制了能量密度超過(guò)600瓦時(shí)/公斤的軟包電芯和480瓦時(shí)/公斤的模組電池，其性能指標(biāo)將現(xiàn)有鋰離子電池的能量密度和續(xù)航能力直接提高了2至3倍。這一成果標(biāo)志著我國(guó)在鋰金屬電池這一前沿領(lǐng)域處?kù)度蝾I(lǐng)先地位。

如何在重量更輕、體積更小的情況下儲(chǔ)存更多電量？能量密度是電池核心指標(biāo)。鋰金屬電池因具備遠(yuǎn)高於傳統(tǒng)鋰離子電池的理論能量密度，被視為突破現(xiàn)有電池性能瓶頸和提高續(xù)航能力的新一代電池技術(shù)。但目前的電解液設(shè)計(jì)主要依賴(lài)溶劑主導(dǎo)或陰離子主導(dǎo)的溶劑化結(jié)構(gòu)，難以同時(shí)兼顧電池能量輸出和循環(huán)壽命的提升要求。

為此，天津大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)與合作者聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過(guò)數(shù)年首創(chuàng)高能鋰金屬電池電解液“離域化”設(shè)計(jì)理念，打破了傳統(tǒng)電解液設(shè)計(jì)對(duì)主導(dǎo)溶劑化結(jié)構(gòu)的依賴(lài)。

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、天津大學(xué)材料學(xué)院教授胡文彬介紹，這種全新的離域電解液設(shè)計(jì)理念，通過(guò)引入多樣化的電解液微環(huán)境，增加溶劑化環(huán)境的無(wú)序性，從而優(yōu)化整體電解液性能。通過(guò)這一創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了名為“Battery600”的高能量密度電池的性能目標(biāo)，並成功實(shí)現(xiàn)了高能量密度電池組“Pack480”的可擴(kuò)展性，為未來(lái)鋰金屬電池的應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。與此同時(shí)，該技術(shù)兼具優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和安全特性。

目前，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了高能鋰電池“材料—電解液—電極—電池”全鏈條核心技術(shù)，全部原材料和關(guān)鍵技術(shù)自主可控，並且具備了高一致性批量化生產(chǎn)能力。（記者王藝釗、朱斌 通訊員劉曉艷）

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